Kiến thức, Tin tức & Kiến thức
So sánh điện một chiều (DC) và điện xoay chiều (AC)
Trong chương trình vật lý phổ thông, hẳn chúng ta đã được làm quen với khái niệm điện một chiều và điện xoay chiều. Bài so sánh điện một chiều (DC) và điện xoay chiều (AC) sẽ làm rõ một số khác biệt cơ bản.
Các nội dung chính:
- Điện một chiều (DC) là gì?
- Điện xoay chiều (AC) là gì?
- Làm thế nào để đổi điện một chiều thành điện xoay chiều?
- Tại sao người ta dùng điện xoay chiều thay vì điện một chiều?
1. Điện một chiều (DC) là gì?
Điện một chiều thường được viết tắt là 1C (một chiều) hay DC (theo viết tắt tiếng Anh: “Direct Current”), là dòng điện (dòng electron) chảy theo một hướng cố định, không hề thay đổi. Cường độ có thể tăng hoặc giảm nhưng không hề thay đổi chiều.
Một điện áp DC có giá trị luôn luôn là dương hoặc là âm. Giá trị có thể tăng hoặc giảm nhưng không bị thay đổi giữa dương và âm.
Ví dụ: Nguồn DC +5V vì lí do gì đó bị giảm giá trị xuống 3V hoặc 1V nhưng không thể là -1V.
2. Điện xoay chiều (AC) là gì?
AC (Alternating Current) là dòng điện có chiều và giá trị biến đổi theo thời gian. Những biến đổi này thường có chu kỳ nhất định.
3. Làm thế nào để biến đổi điện một chiều thành điện xoay chiều?
Để biến đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC), người ta thường sử dụng bộ biến đổi (inverter). Bộ biến đổi này hoạt động bằng cách chuyển đổi dòng điện một chiều thành một chuỗi các xung điện, sau đó được lọc để tạo ra dạng sóng xoay chiều gần giống với sóng sin.
-
1. Chuyển đổi chiều dòng điện:Bộ biến đổi sử dụng các linh kiện bán dẫn như transistor, MOSFET hoặc IGBT để đóng/ngắt dòng điện một chiều theo chu kỳ, tạo ra các xung điện.
-
2. Tạo dạng sóng xoay chiều:Các xung điện này sau đó được điều khiển để tạo ra một chuỗi các xung có dạng sóng vuông hoặc sóng mô phỏng sin, gần giống với sóng xoay chiều.
-
3. Lọc sóng:Dạng sóng xoay chiều tạo ra có thể chưa phải là sóng sin hoàn hảo, vì vậy, bộ biến đổi còn có thêm giai đoạn lọc để loại bỏ các thành phần hài và làm mịn dạng sóng, tạo ra dòng điện xoay chiều chất lượng cao.
-
Hệ thống điện mặt trời:Biến đổi dòng điện một chiều từ tấm pin năng lượng mặt trời thành dòng điện xoay chiều để sử dụng cho các thiết bị điện trong gia đình hoặc hòa vào lưới điện quốc gia.
-
Hệ thống điện dự phòng (UPS):Biến đổi điện một chiều từ ắc quy thành điện xoay chiều để cung cấp nguồn điện khi mất điện lưới.
-
Xe điện, thuyền, và các thiết bị di động khác:Biến đổi điện một chiều từ ắc quy của xe hoặc thiết bị thành điện xoay chiều để sử dụng các thiết bị điện thông thường.
4. Tại sao người ta dùng điện xoay chiều thay vì điện một chiều?
Người ta dùng điện xoay chiều (AC) thay vì điện một chiều (DC) vì AC dễ dàng tăng hoặc giảm điện áp bằng máy biến áp, giúp truyền tải điện năng đi xa với tổn thất thấp và hiệu quả kinh tế cao, phù hợp cho hệ thống lưới điện quốc gia và các thiết bị gia dụng. Máy phát điện xoay chiều cũng đơn giản hơn, và điện áp AC có tần số giúp điều khiển động cơ và thiết bị điện tử.
-
Truyền tải điện năng hiệu quả:Máy biến áp có thể dễ dàng nâng điện áp lên rất cao để truyền tải điện đi xa, giảm dòng điện và tổn thất năng lượng trên đường dây, sau đó hạ áp xuống mức an toàn cho người tiêu dùng.
-
Biến đổi điện áp linh hoạt:Khả năng thay đổi điện áp của AC thông qua máy biến áp là một lợi thế lớn, điều này không thể thực hiện được với DC một cách đơn giản.
-
Máy phát điện đơn giản hơn:Máy phát điện AC thường có cấu tạo đơn giản và rẻ hơn so với máy phát điện DC cùng công suất.
-
Ứng dụng rộng rãi:AC được sử dụng cho các động cơ lớn, hệ thống điện 3 pha, chiếu sáng và các thiết bị gia dụng khác.
-
Tổn thất truyền tải lớn:Truyền tải điện một chiều ở điện áp cao gặp khó khăn do dễ phát sinh tia lửa điện, làm hỏng bộ góp, trong khi đó lại cần điện áp cao để giảm tổn thất trên đường dây truyền tải.
-
Không thể biến đổi điện áp dễ dàng:Việc thay đổi điện áp cho DC phức tạp và tốn kém hơn nhiều so với AC.
-
Chi phí cao hơn:Việc chuyển đổi DC thành AC ở đầu nhận và sử dụng bộ chỉnh lưu ở đầu phát làm tăng chi phí truyền tải điện.
